“Métodos de separación: destilación simple, destilación por arrastre de vapor”

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FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS

LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA I

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1. Título del Informe

“Métodos de separación: destilación simple, destilación por arrastre de vapor”

1. Objetivos:

1. Objetivo General:

Obtener aceite esencial a partir de una matriz orgánica para la separación de mezclas complejas.

1. Objetivos Específicos:

• Obtener diferentes sustancias aplicando los procesos de destilación.
• Calcular un volumen aproximado de uno o más constituyentes de una mezcla.
• Aprender a armar y entender el funcionamiento de los sistemas de destilación.
• Comparar la eficiencia de cada sistema para el aislamiento o purificación de una sustancia,

1. Marco teórico:

Destilación

La destilación es el proceso de vaporizar un líquido, condensar el vapor y recolectar el condensado en otro recipiente. Esta técnica es muy útil para separar una mezcla líquida cuando los componentes tienen diferentes puntos de ebullición, o cuando uno de los componentes no se destila. Es uno de los principales métodos de purificación de un líquido. El químico dispone de cuatro métodos básicos de destilación: destilación simple, destilación al vacío (destilación a presión reducida), destilación fraccionada y destilación por arrastre de vapor.

Destilación simple:

En la destilación tradicional de una sustancia pura, el vapor se eleva desde el matraz de destilación y entra en contacto con un termómetro que registra su temperatura. Luego el vapor pasa por el matraz. La temperatura observada durante la destilación de una sustancia pura permanece constante a lo largo de la destilación, mientras haya vapor y líquido en el sistema. Cuando se destila una mezcla líquida, a menudo la temperatura no permanece constante, sino que aumenta a lo largo de la destilación. La razón de esto es que la composición del vapor que se está destilando varía continuamente durante la destilación. Para una mezcla líquida, la composición del vapor en equilibrio con la solución calentada es diferente de la composición de la propia solución.

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Figura 1: Tres tipos de comportamiento de temperatura durante una destilación simple. (A) Un solo componente puro. (B) DOS componentes de puntos de ebullición similares. (C) Dos componentes con puntos de ebullición muy diferentes. Se logran buenas separaciones en A y C. (Pavia Kriz, 1998)

La destilación simple se utiliza cuando la diferencia entre los puntos de ebullición de los componentes es grande, mayor de 80 °C o cuando las impurezas son sólidos disueltos en el líquido a purificar. Si la diferencia es pequeña, se utiliza una destilación fraccionada. (Universidad Nacional Autónoma de Mexico, 2012)

Destilación por arrastre de vapor:

Las destilaciones simples, al vacío y fraccionadas son aplicables solo a mezclas completamente solubles (miscibles). Cuando los líquidos no son mutuamente solubles (inmiscibles), también pueden destilarse, pero con un resultado algo diferente. Una mezcla de líquidos inmiscibles hervirá a una temperatura más baja que los puntos de ebullición de cualquiera de los componentes separados como compuestos puros. Cuando se utiliza vapor para proporcionar La ventaja de esta técnica es que el material deseado se destila a una temperatura inferior a 100 °C. Por lo tanto, si las sustancias inestables o de muy alto punto de ebullición se eliminan de la mezcla, se evita la descomposición. Debido a que todos los gases se mezclan, las dos sustancias se pueden mezclar en el vapor y en el polvo. Una vez que el destilado se enfría, el componente deseado, que no es miscible, se separa del agua. La destilación al vapor se usa ampliamente para aislar líquidos de fuentes naturales. También se utiliza para eliminar un producto de reacción de una de las fases inmiscibles, el proceso se denomina destilación al vapor. (Pavia Kriz, 1998)

Aceites esenciales:

Los aceites esenciales son conocidos como sustancias aromáticas producidas por especies de plantas específicas. Se llaman esenciales porque se pensaba que cada aceite representa la esencia de la planta original. Los aceites esenciales también se han utilizado como medicamentos desde la antigüedad. Desde este punto de vista, los aceites esenciales se consideran los productos más ampliamente utilizados en muchas áreas naturales debido a que muchos medicamentos populares tradicionales se basan principalmente en materiales vegetales. Los aceites esenciales se componen de muchos tipos o clases de moléculas, incluyendo terpenoides, compuestos fenólicos, aromáticos, cíclicos y acíclicos, cetónicos, y compuestos que contienen azufre y nitrógeno, dependiendo de la planta y el método de extracción. (Foderaro, 2002)

Terpenos o terpenoides: Los terpenos, también llamados isoprenoides, son una de las mayores clases de productos químicos naturales formados por reordenamiento de cabeza a cola de dos o más moléculas de isopreno. Ellos son una parte importante de los aceites esenciales. Las moléculas formadas a partir de dos moléculas de isopreno se llaman monoterpenos (C10H16). Los compuestos C5H8 son hemiterpenos. Los sesquiterpenos contienen tres unidades de isopreno, por lo que tienen la fórmula C15H24. Los compuestos C20H32 formados a partir de cuatro unidades de isopreno son diterpenos. Los terpenos más pesados como los diterpenos generalmente no se encuentran en los aceites esenciales. El isopreno por sí mismo se considera hemiterpeno, pero los derivados que contienen oxígeno, tales como el ácido isovalérico y prenol son también hemiterpenoides. (Quiroga, 2013)

Ley de Dalton Los vapores saturados de los líquidos inmiscibles sigue la Ley de Dalton sobre las presiones parciales, que dice que: cuando dos o más gases o vapores, que no reaccionan entre sí, se mezclan a temperatura constante, cada gas ejerce la misma presión que si estuviera solo y la suma de las presiones de cada uno, es igual a la presión total del sistema. Su expresión matemática es la siguiente: PT = P1 + P2 + …..+ Pn. (Pavia Kriz, 1998)

1. Materiales, equipos y reactivos:

Destilación Simple

Materiales:

• 2 Soportes universal.
• Tapones.
• Espátula Agarraderas
• Balón de destilación
• Nuez
• Mangueras
• Condensador
• Vaso de precipitación 100 ml.

Equipos:

• Manta de calentamiento, Marca CMU SERIES, ELECTROTHERMAL.

Reactivos:

• Mezcla agua destilada con azul de metileno.

Destilación por Arrastre de Vapor

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